Сколько фильтрующих блоков средней эффективности потребуется для воздуховода и в каком порядке их следует расположить, если требуемый расход воздуха и размер проёма уже определены? Ответ на этот вопрос нельзя просто найти в каталоге; он зависит от того, какая часть проёма фактически доступна для использования с учётом рамок и препятствий, а также от того, как доступная площадь будет распределена между стандартными размерами блоков без образования зазоров. Если последовательность расположения будет выбрана неправильно, то в фильтрующем блоке воздух будет проходить через меньшую площадь фильтрующего материала, чем планировалось, что приведет к повышению сопротивления выше расчетного значения, либо останутся открытые пути, по которым воздух будет полностью обходить фильтрующий материал.

Расчетный воздушный поток и рабочее состояние, используемые для блока

Прежде чем приступить к расчетам площади поверхности, необходимо зафиксировать расчетный расход воздуха для конкретного оцениваемого режима работы. Система вентиляции или система подачи воздуха в чистую комнату может иметь более одного заданного режима работы, и в таком случае каждый режим может соответствовать своему значению расчетного расхода воздуха. Блок фильтров, рассчитанный на расход воздуха одного режима, не обязательно будет подходить для другого режима; полезная площадь поверхности остается неизменной, но распределяемый по ней расход воздуха изменяется, что приводит к изменению скорости воздушного потока на поверхности и сопротивления, создаваемого блоком фильтров в данных условиях. Поэтому подтверждение того, какой именно режим эксплуатации должен быть учтен при расчете, является обязательным условием, а не формальностью, поскольку каждый последующий этап — расчет полезной площади, количества агрегатов, данных о сопротивлении — имеет смысл только привязанный к указанному расходу воздуха.

Именно здесь необходимо обеспечить прослеживаемость самого значения расхода воздуха до его исходных данных. Расчетный расход воздуха, полученный на основе Расчет мощности вентиляционной установки и скорости воздушного потока Расчеты, выполняемые до установки фильтрующего блока, основываются на допущениях относительно скорости воздушного потока в воздуховоде, его распределения и баланса системы, которые учитываются при расчете размеров блока, а не выводятся заново. Если при расчете блока используется значение расхода воздуха, отличное от того, которое фактически обеспечивается системой вентиляции в данном отверстии, это несоответствие проявится только на этапе ввода в эксплуатацию, когда измеренный расход и расчетное сопротивление не совпадут.

ISO 14644-4:2022 описывает процесс, в ходе которого требования к чистым помещениям проходят этапы проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию вплоть до этапа проверки, и в рамках этой последовательности для каждого соответствующего рабочего режима устанавливается заданный расчетный расход воздуха до того, как приступают к расчету размеров последующего оборудования. Стандарт не предписывает конкретную технологию расчета размеров или особый договорной метод поставки, определяющий, как этот расход воздуха должен быть реализован в фильтрующем блоке; он лишь определяет последовательность, в которой расход воздуха должен быть установлен в первую очередь. Для заказчика практическое требование более узкое: определить, какому режиму работы должен соответствовать предлагаемый фильтрующий блок, и убедиться, что показатель расхода воздуха, использованный при расчете размеров, соответствует тому расходу, который фактически создается в данном режиме при данном открытии, а не является общим или округленным значением, перенесенным с более раннего этапа проектирования.

Полезная площадь поверхности после вычета рамок и препятствий

Площадь, занимаемая фильтрующим банком, редко совпадает с площадью, доступной для фильтрующего материала. Элементы рамы, перегородки и любые конструктивные опоры, пересекающие проем, уменьшают площадь по сравнению с тем, что предполагают номинальные размеры или размеры корпуса, и эта утраченная площадь не пропускает воздух через фильтрующий материал, независимо от того, как в остальном устроен блок. Поэтому расчет размеров на основе номинальных размеров корпуса вместо фактического свободного проема приводит к завышению полезной площади, что, в свою очередь, приводит к занижению фактической скорости потока на поверхности фильтрующего блока и занижению сопротивления, вытекающего из этого.

Степень уменьшения полезной площади не одинакова для всех проектов. Если в одном проеме установлен один блок, препятствие ограничивается периметральной рамой. Если же более широкий проем разделен для установки нескольких блоков рядом, промежуточные опоры между блоками занимают дополнительную площадь, которую не нужно учитывать при расчете для одного блока. Более широкий или глубокий профиль рамы уменьшает полезную площадь в большей степени, чем более узкий, даже при проёмах одинакового номинального размера. Именно поэтому полезную площадь лицевой поверхности необходимо определять на основе фактических размеров чистого проёма и задокументированных препятствий рамы, характерных для конкретного проёма, а не исходить из стандартного размера корпуса, указанного для другой конфигурации.

Последствия выходят за рамки непосредственных расчётов. Каждый последующий этап проектирования воздуховода — количество размещаемых стандартных блоков, сопротивление при расчётном расходе воздуха, площадь, требующая герметизации — определяется исходя из этой значения полезной лицевой площади. Ошибка на этом этапе не ограничивается одной позицией; она распространяется на количество блоков, расчетные значения сопротивления и объем работ по герметизации. Подтверждение полезной площади лицевой поверхности на основе полевых измерений или размеров по чертежу, а не исходя из номинального размера проёма, является тем этапом, от которого зависит, будет ли всё, что построено на его основе, надежным.

Количество блоков и их расположение без открытых обходных путей

После определения полезной площади поверхности следующим шагом является решение о том, как заполнить её блоками стандартных размеров так, чтобы ни одна часть проёма не осталась без фильтрующего блока или герметичной заглушки. Именно здесь выбор конфигурации блоков имеет такое же значение, как и их количество. Панельные воздушные фильтры средней эффективности имеют небольшую толщину и занимают площадь поверхности, примерно пропорциональную площади их опорной поверхности, что позволяет легко комбинировать их в широком и неглубоком проеме. Воздушные фильтры средней эффективности в мешках или карманах расширить фильтрующий материал вглубь за лицевой поверхностью, увеличивая площадь фильтрующего материала без увеличения размера лицевой поверхности, что полезно в случаях, когда ширина проёма ограничена, но имеется достаточная глубина за откосом. Воздушные фильтры V-bank средней эффективности упаковать гофрированный фильтрующий материал в компактную плоскость, используя глубину в иной геометрии, что позволяет уменьшить площадь поверхности, необходимую для заполнения заданного объема фильтрующего материала.

Если глубина за банком ограничена окружающими корпусами или трубопроводами, предпочтение может быть отдано конфигурации, которая сохраняет небольшую глубину и использует лицевую площадь для обеспечения необходимой площади фильтрующего материала, даже несмотря на то, что она занимает большую часть полезного просвета на единицу. Если ограничивающим параметром является лицевая площадь, а глубина доступна, предпочтение может быть отдано конфигурации, которая обеспечивает необходимую площадь фильтрующего материала за счет глубины, а не ширины, что позволяет использовать меньшее количество блоков или блоки с меньшей лицевой площадью для удовлетворения тех же требований к площади фильтрующего материала. Ни один из этих вариантов не является правильным сам по себе; пропорции проёма и пространство за ним определяют, какой компромисс следует применить.

Независимо от того, какая комбинация стандартных размеров выбрана, расположение блоков необходимо проверять с учетом фактической полезной площади поверхности, а не только исходя из запланированного количества блоков. Блоки должны помещаться в пределах свободного проёма и вокруг любых препятствий, не прибегая к натяжкам, при которых остаётся узкая полоса площади, слишком узкая для установки ещё одного стандартного блока, но слишком широкая, чтобы её игнорировать. Эта оставшаяся часть не исчезает из пути воздушного потока; если она не занята блоком и явно не герметизирована, она становится открытым обходным каналом, через который воздух проходит, не проходя через фильтрующий материал, что подрывает сопротивление и распределение воздушного потока, на которых основывались остальные расчёты. Документирование каждой незанятой части и мер по её герметизации наряду с выбранной схемой размещения блоков — вот что подтверждает отсутствие таких каналов в фильтрующей батарее, а не просто предположение, что одни лишь расчёты это гарантируют.

Запрашиваются данные о сопротивлении при предполагаемом расходе

Сопротивление фильтрующего блока зависит от фактического воздушного потока, проходящего через площадь фильтрующего материала, что означает: два блока, обеспечивающие одинаковый общий расход воздуха, могут иметь разное сопротивление, если их конфигурация отличается. Банк, состоящий из большего числа блоков, распределенных по большей лицевой площади, имеет меньшую линейную скорость на единицу площади, чем банк из меньшего числа более крупных блоков, пропускающих тот же общий расход воздуха через меньшую совокупную площадь фильтрующего материала. Именно поэтому данные о сопротивлении необходимо запрашивать при предполагаемом расходе воздуха на единицу и для всего предлагаемого банка в целом, а не принимать их как общие значения, привязанные к отдельному типу блока. Данные о сопротивлении на уровне отдельного блока описывают поведение блока одного выбранного размера при его доле в общем потоке; сами по себе они не определяют поведение собранной батареи, поскольку общее сопротивление батареи зависит от того, как блоки взаимодействуют внутри корпуса, а также от того, были ли соблюдены расчетные значения полезной площади и схемы расположения.

Сопротивление в чистом состоянии и сопротивление в условиях нагрузки, определённых проектом, характеризуют разные этапы срока службы фильтра и не должны рассматриваться как взаимозаменяемые показатели. Блок, размер которого рассчитан исключительно на основе значения сопротивления в чистом состоянии, будет занижать величину перепада давления, возникающего в системе по мере приближения к заданному в проекте режиму нагрузки, что повлияет на определение мощности установленного выше вентилятора или системы. Разграничение этих двух режимов в техническом задании на сопротивление — как для отдельных блоков, так и для всего блока в целом — позволяет при проектировании системы учесть весь диапазон рабочих режимов блока, а не только одну благоприятную точку.

Системы классификации, такие как ISO 16890-1:2016, в которых рассматриваются фильтры для общей вентиляции и их классификация по эффективности задержания твердых частиц, описывают категорию эффективности фильтра, но сами по себе не содержат значения сопротивления при конкретном предполагаемом расходе воздуха для конкретной конфигурации фильтрующего блока. Классификационная этикетка не заменяет данных о сопротивлении, привязанных к фактическому рассмотренному расходу воздуха и схеме размещения. Когда полезная площадь поверхности, выбор агрегатов и схема размещения достигают этапа рассмотрения коммерческого предложения, предоставление подтвержденного расчетного расхода воздуха, предлагаемого расхода воздуха на единицу и выбранной схемы размещения позволяет поставщику, такому как YOUTH, предоставить данные о сопротивлении, соответствующие именно этой конкретной конфигурации, а не общие справочные цифры, относящиеся только к типу агрегата.

Сведения о корпусе, уплотнении и доступе, лежащие в основе расчёта

Схема размещения, соответствующая расчетам по площади поверхности и сопротивлению, не может считаться готовой к установке или техническому обслуживанию до тех пор, пока не будут задокументированы детали корпуса и инженерных коммуникаций, расположенных за ней. Обеспечение доступа определяет, будет ли схема, которая выглядит приемлемой на бумаге, фактически доступна после монтажа корпуса, воздуховодов или окружающей конструкции; схема, доступная только с одной стороны, отличается от схемы, доступной с обеих сторон, тем, какие блоки можно извлечь и в каком порядке. Если доступ ограничен одной стороной, агрегаты, расположенные позади других на пути извлечения, ограничивают последовательность, в которой можно заменить любой агрегат; эту последовательность необходимо определить до окончательного утверждения схемы, а не выявлять в ходе первого цикла технического обслуживания.

Метод крепления, используемый для фиксации блоков в каркасе, взаимодействует с конструкцией аналогичным образом. Метод, подходящий для отдельного блока в изолированном проеме, не всегда можно без проблем применить к конструкции из нескольких блоков с промежуточными опорами, где точка крепления каждого блока должна сосуществовать с точками соседних блоков без взаимного влияния. Аналогичные соображения касаются и уплотнительных поверхностей: расположение и протяженность каждой уплотнительной поверхности определяют, находится ли рассчитанная граница полезной площади именно там, где обеспечивается герметичность, или же линия уплотнения проходит в другом месте относительно ранее учтенного препятствия в раме. Несоответствие между предполагаемой линией уплотнения и фактической уплотнительной поверхностью вновь поднимает проблему обходных путей, уже рассмотренную при рассмотрении расположения блоков, даже если количество блоков и их положения в остальном верны.

Описание последовательности замены узлов наряду с информацией о доступе и способах фиксации позволяет соотнести расчетные данные с тем, как на практике будет осуществляться техническое обслуживание блока с течением времени. Конструкция, которая технически соответствует полезной лицевой площади, но требует демонтажа несвязанных блоков для доступа к одному фильтру, создает условия технического обслуживания, которые не могут быть выявлены в ходе одного лишь расчета размеров. Запись сведений о доступе, методе крепления, расположении прокладок и последовательности замены вместе с схемой расположения блоков позволяет установить рассчитанный блок и впоследствии обслуживать его в соответствии с замыслом, а не решать эти вопросы уже после того, как блоки будут установлены.

Опубликована схема размещения банка с подтверждением поставщика

К моменту выпуска проекта планировки банковского помещения проект уже должен иметь в своем распоряжении подтвержденный расчетный расход воздуха, привязанный к конкретному режиму работы; полезную площадь фасада, установленную на основе фактических размеров свободного проема и задокументированных препятствий; расположение блоков, заполняющее эту площадь без открытых обходных путей; данные о сопротивлении, запрошенные при предлагаемом расходе воздуха как для отдельного блока, так и для всего ряда в чистых условиях и в условиях нагрузки, определенных проектом; а также детали, касающиеся доступа, крепления, прокладок и замены, необходимые для установки и обслуживания данной конфигурации. Остаётся лишь подтвердить, что этот набор цифр и решений в совокупности описывает единую целостную конфигурацию, а не набор отдельных разумных решений, которые на самом деле не сочетаются друг с другом.

Именно здесь подтверждение со стороны поставщика выполняет функцию проверки, а не отдельного этапа проектирования. Размеры корпуса, выбранные стандартные размеры блоков для панельных, мешочных или карманных фильтров, а также конфигурации V-образных блоков, меры по герметизации незаполненных зон и показатели сопротивления — все это должно соответствовать одному и тому же заявленному расходу воздуха и одному и тому же физическому просвету; Проверка утвержденной схемы на соответствие интерфейсам оборудования и корпуса поставщика — это то, как банк, например, построенный из фильтрующих блоков YOUTH, превращается из расчетной схемы в конфигурацию, которую можно изготовить, доставить и интегрировать в окружающую систему воздуховодов и корпус без доработок при монтаже. Если полевая проверка размеров чистого проёма в рамках проекта ещё не проводилась, эта проверка остаётся нерешённым вопросом перед утверждением схемы, поскольку все остальные показатели в схеме выводятся именно из неё. Если к одному и тому же блоку применяются режимы работы, выходящие за рамки уже проанализированного, то перед тем, как считать схему окончательной, необходимо убедиться, что утвержденная компоновка также соответствует показателям воздушного потока для этих режимов.

Часто задаваемые вопросы

Q: Какой режим воздушного потока следует использовать, если система вентиляции имеет более одного режима работы?
A: Рассчитайте размеры системы на основе одного четко определённого режима работы и подтверждённого расчётного расхода воздуха. Проверьте отдельно каждый режим, существенно отличающийся от основного, включая предполагаемый расход воздуха на единицу и соответствующие данные по сопротивлению, вместо того чтобы объединять несколько режимов в одно расчётное значение.

Q: Можно ли установить одинаковый расход воздуха для всех фильтров в банке?
A: Используйте допущение о равных долях только в том случае, если оно соответствует предложенному количеству агрегатов и их расположению. Если размеры агрегатов, их расположение или распределение воздушного потока отличаются, зафиксируйте предложенную основу расчета расхода для каждого выбранного агрегата и получите данные о сопротивлении, соответствующие этой основе.

Q: Можно ли на основании одних лишь расчетов площади поверхности определить, какие фильтры следует использовать: панельные, мешочные, карманные или V-образные?
A: Нет. Сравнивайте только те конфигурации, которые соответствуют фактическому внутреннему просвету, могут быть закреплены и герметизированы без открытых обходных каналов, остаются доступными для замены и имеют данные поставщика о сопротивлении при заданном расходе воздуха как для отдельного блока, так и для всего ряда.

Q: Что следует делать, если стандартные размеры фильтров не позволяют полностью закрыть имеющееся отверстие?
A: Определите все незаполненные участки проема и обеспечьте их надлежащую герметизацию. Если оставшееся пространство невозможно закрыть с сохранением запланированных элементов крепления, уплотнений, доступа и замены, перед утверждением схемы необходимо скорректировать комбинацию размеров узлов или расположение корпусов.

Q: Что должно входить в пакет документов, отправляемый поставщику для подтверждения?
A: Предоставьте чертеж лицевой стороны воздуховода с размерами, на котором должны быть указаны размеры свободного проёма, препятствия, размеры и расположение выбранных агрегатов, герметизация неиспользуемых участков, а также расчётный расход воздуха и режим работы. Также укажите предлагаемый расход воздуха на один агрегат, разграничьте условия чистого сопротивления и загруженного сопротивления, определённого проектом, и включите детали, касающиеся крепления, прокладок, доступа и последовательности замены.

Q: Подтверждает ли выполненный расчет размеров фильтрующего блока эксплуатационные характеристики установленной чистой комнаты?
A: Нет. В расчёте определяется предлагаемая схема размещения банков и данные, необходимые для её проверки; он не устанавливает фактические эксплуатационные характеристики установленного оборудования. Требования к проверке проекта следует рассматривать отдельно и убедиться, что данные поставщика о сопротивлении соответствуют выбранной конфигурации и указанным условиям эксплуатации.